EP0218015A1 - Verfahren zur Herstellung einer innenachsigen Drehkolbenmaschine - Google Patents

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EP0218015A1
EP0218015A1 EP86109610A EP86109610A EP0218015A1 EP 0218015 A1 EP0218015 A1 EP 0218015A1 EP 86109610 A EP86109610 A EP 86109610A EP 86109610 A EP86109610 A EP 86109610A EP 0218015 A1 EP0218015 A1 EP 0218015A1
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outer rotor
engaging
rotor
mounting body
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    • F01C1/00—Rotary-piston machines or engines
    • F01C1/08—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing
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    • F01C1/086—Carter
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    • F01C1/10—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member
    • F01C1/103—Rotary-piston machines or engines of intermeshing engagement type, i.e. with engagement of co- operating members similar to that of toothed gearing of internal-axis type with the outer member having more teeth or tooth-equivalents, e.g. rollers, than the inner member the two members rotating simultaneously around their respective axes
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    • Y10T29/53961—Means to assemble or disassemble with work-holder for assembly

Definitions

  • the invention relates to a method for producing an inner-axis rotary piston machine according to the preamble of claim 1 and to a rotary piston machine produced by the method according to the invention.
  • Deviations from the ideal kinematic shape result in the production of the curvature of the engagement surfaces of the two runners and in the mutual assignment of the engagement parts of the outer rotor in the tangential and radial directions and in the assembly of the runners relative to one another and relative to the enclosing housing. Since the different deviations at certain sealing areas can add up, wide sealing gaps must be provided that take into account the added maximum manufacturing and assembly tolerances in order to prevent contact at the sealing points. The consequently wide sealing gaps of rotary lobe machines, which have been manufactured in the usual way, cause poor efficiency of the machine due to sealing losses.
  • the rotary lobe machines that have become known from the specialist literature are not suitable for series production due to the complex and inaccurate manufacturing processes langt or they were only intended for the throughput of liquid media and operated at suitable relatively low speeds.
  • the US-PS 1 753 476 shows an embodiment of a known rotary piston machine, in which geometrically simple, but kinematically imprecise engagement surfaces with consequently wide sealing gaps have been accepted to simplify the manufacture, so that it is only suitable for the conveyance of relatively viscous media .
  • Your external rotor is made in one piece, its engagement parts being held on one side only on a rotor side part and consequently can only be loaded by small centrifugal forces, or can only have a short axial extension.
  • the invention has for its object to find a method by which a rotary engine of the type mentioned in the preamble more precisely, i.e. with narrower dimensioned sealing gaps, can be manufactured and is therefore suitable for gas production with good efficiency and high rotational speeds.
  • This object is achieved on the basis of the features of patent claim 1.
  • Advantageous embodiments of the method and a rotary piston machine produced by the method are the subject of the dependent patent claims.
  • the machine shown has a speed ratio between the outer rotor 2 and the inner rotor 3 of 2: 3, so that three engagement parts 2a, 2b, 2c are provided on the outer rotor and two engagement parts 3a, 3b on the inner rotor 3.
  • the machine housing 1 has an inlet channel 4 and an outlet channel 5 on its circumference, which are sealed off from one another by the passage close to the sealing gap on the outer peripheral surface 7 of the engagement parts 2a, 2b, 2c along the inner surface 8 of the housing.
  • the runners 2, 3 are supported by roller bearings 10, 11 which are supported on side plates 12, 13 of the housing 1. Due to the distance a between the geometrical axes 14, 15, the inner roller bearing 11 of the inner rotor 3 has a radially offset position within the surrounding outer roller bearing 10 of the outer rotor 2.
  • the outer rotor 2 17, 18 hubs are on the side parts thereof 19,20 formed, which include the roller bearings 10.
  • part of one of these hubs 20 forms a hollow gear 21, with which a spur gear 22 meshes, which is placed on the shaft 23 of the inner rotor 3.
  • the side parts 17, 18 of the external rotor 2 connect its three engagement parts 2a, 2b, 2c to one another and, together with a sealing body 25, 26 firmly connected to the housing side plates 12, 13, seal the working spaces 9 of the machine in the axial direction.
  • these side parts 17, 18 of the outer rotor 2 have the form of circular rings, each of which has a radial seal 27, 28 radially outside and radially inside.
  • the method according to the invention shows a way in which a precise positioning of the engaging parts 2a, 2b, 2c of the outer rotor 2 with respect to the minimum sealing gap widths is possible relative to the side parts 17, 18 of the outer rotor 2, which determine the position relative to the machine housing 1 via their mounting .
  • the engagement parts 2a, 2b, 2c or 2a ', 2b', 2c ' are positioned relative to the side parts 17, 18 of the external rotor by means of mounting bodies 35 - which engage between the engagement parts. 37 and the abutment of their outer peripheral surfaces 7 on outer circular arc pieces 38-40.
  • the design of these assembly bodies 35-37 and the assembly circle pieces 38-40 as precision parts results in very precise positioning, without significant dimensional deviations between a large number of mass-produced external rotors. According to the exemplary embodiment in FIG.
  • one of the mounting bodies 36 " can be adjusted in width by means of an inserted sliding wedge 42, so that after insertion between the engagement parts 2a" and 2c "the corner areas thereof can be covered with lateral extensions 43,44.
  • all of the mounting bodies 35 "-37” can also be designed to vary in width.
  • the mounting bodies 35'-37 'of the exemplary embodiment in FIG. 5 are provided with cutouts 48 on their end faces, so that lateral extensions 49, 50 are present which, despite the inner rotor 3 already inserted, make the mounting contact on a substantial area of the inner surfaces 30, 31 of the Engaging parts 2a ', 2b', 2c 'enable by engaging the engaging parts 3a, 3b of the inner rotor 3 between them.
  • By mounting the engaging parts 2a ', 2b', 2c 'on the screen Tent parts 17, 18 when the inner rotor 3 is already inserted, which is fixed in position relative to the side parts 17, 18 of the outer rotor 2 (FIG.
  • the engagement parts 2a ', 2b', 2c 'can also can be mounted exactly relative to the inner rotor 3. It is also possible to carry out the assembly or alignment of the engagement parts in the case of already mounted roller bearings 10, 11 and attached housing side plates 12, 13, the engagement parts 2 a ', 2b', 2c 'being fastened, for example, by welds which are made on the outer circumference of the outer rotor 2 be provided.
  • the fixed connection between the engaging parts 2a, 2b, 2c and the side parts 17, 18 and 17 ', 18' can be made by conventional connecting means, such as adhesives, weld seams, screws 58, 59; 60, 61, 62 and the like.

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Abstract

Die Eingriffsteile (2a',2b',2c') des Aussenläufers einer innenachsigen Drehkolbenmaschine, mit Abdichtung zwischen ihren Läufern und gegenüber dem Maschinengehäuse durch Dichtspalte, werden als Einzelteile hergestellt und nach gegenseitiger Ausrichtung an ihren beiden Enden mit je einem kreisringförmigen Seitenteil (17) fest verbunden. Die Ausrichtung erfolgt durch Anlage der im Querschnitt kreisbogenförmigen Aussenflächen (7) der Eingriffsteile (2a',2b',2c') an Kreisbogenstücken (38-40) eines Montagekäfigs (52) und durch zwischen die Eingriffsteile eingreifende massgenaue Montagekörper (35-37). Durch das Verfahren können engere Dichtspalte der Maschine und somit eine verbesserter Wirkungsgrad erzielt werden.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer innenachsigen Drehkolbenmaschine gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 sowie eine nach dem erfindungsgemässen Ver­fahren hergestellte Drehkolbenmaschine.
  • Innenachsige Drehkolbenmaschinen, bei denen die Abdichtung nicht durch Dichtleisten erfolgt, haben den Vorteil kleiner Reibungsverluste an den Dichtstellen, da die Abdichtung be­rührungslos durch dichtspaltbildende Annäherung der sich an­einander bewegenden Teile erfolgt. Folglich sind solche Drehkolbenmaschinen an sich für hohe Drehgeschwindigkeiten geeignet, um sie bei kompakter Bauweise z.B. als Lader einer Verbrennungskraftmaschine einzusetzen. Die Fertigungsgenau­igkeit bekannter Herstellungsverfahren ist jedoch nicht aus­reichend um eine gute Abdichtung durch enge Dichtspalte zu erhalten. Abweichungen von der kinematisch idealen Form er­geben sich bei der Herstellung der Krümmung der Eingriffs­flächen beider Läufer und bei der gegenseitigen Zuordnung der Eingriffsteile des Aussenläufers in tangentialer und ra­dialer Richtung sowie bei der Montage der Läufer relativ zu­einander und relativ zum umschliessenden Gehäuse. Da sich die verschiedenen Abweichungen an bestimmten Dichtbereichen addieren können, müssen weite Dichtspalte vorgesehen werden, die die addierten maximalen Fertigungs- und Montagetoleran­zen berücksichtigen, um einen Kontakt an den Dichtstellen zu verhindern. Die folglich weiten Dichtspalte von Drehkol­benmaschinen, die auf übliche Weise hergestellt worden sind, bewirken durch Dichtverluste einen schlechten Wirkungsgrad der Maschine. Die durch die Fachliteratur bekanntgewordenen Drehkolbenmaschinen sind aufgrund der aufwendigen und unge­nauen Herstellungsverfahren nicht in die Serienfertigung ge­ langt oder sie wurden nur für den Durchsatz von flüssigen Medien vorgesehen und bei hierfür geeigneten verhältnismä­ssig niedrigen Drehgeschwindigkeiten betrieben. Die US-PS 1 753 476 zeigt ein Ausführungsbeispiel einer bekannten Drehkolbenmaschine, bei der zur Vereinfachung der Herstel­lung geometrisch einfache, jedoch kinematisch ungenaue Ein­griffsflächen mit folglich weiten Dichtspalten in Kauf ge­nommen worden sind, so dass sie nur für die Förderung von verhältnismässig viskosen Medien geeignet ist. Ihr Aussen­läufer ist in einem Stück gefertigt, wobei seine Eingriffs­teile nur einseitig an einem Läuferseitenteil gehalten sind und folglich nur durch geringe Zentrifugalkräfte belastbar sind, bzw. nur eine kurze axiale Ausdehnung aufweisen können.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zu finden, durch das eine Drehkolbenmaschine der im Oberbegriff genannten Art genauer, d.h. mit enger dimensionierten Dicht­spalten, herstellbar ist und somit bei gutem Wirkungsgrad mit hohen Drehgeschwindigkeiten für die Gasförderung geeig­net ist. Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt aufgrund der Merkmale des Patentanspruchs 1. Vorteilhafte Ausführungsfor­men des Verfahrens sowie eine nach dem Verfahren hergestell­te Drehkolbenmaschine sind Gegenstand der abhängigen Patent­ansprüche.
  • Im folgenden wird die Erfindung anhand der Zeichnungen nä­her erläutert. Es zeigen:
    • Fig.1 und 2 einen Axial- und Radialschnitt durch eine Aus­führungsform einer Drehkolbenmaschine,
    • Fig.3 und 4 einen Axial- und Radialschnitt durch einen durch Montageteile gehaltenen Aussenläufer,
    • Fig.5 eine durch Montageteile gehaltene Anordnung eines Aussenläufers mit eingeschlossenem Innen­läufer,
    • Fig.6 eine Montageanordnung für eine weitere Ausfüh­rungsform einer Drehkolbenmaschine,
    • Fig.7 einen Axialschnitt durch eine andere Ausfüh­rungsform eines Aussenläufers und
    • Fig.8 eine Ansicht eines Tragringes des Aussenläufers nach Fig.7.
  • In Fig.1 und 2 ist ein Typ einer innenachsigen Drehkolben­maschine dargestellt, der in der nicht vorveröffentlichten DE-A- 3 432 915 des gleichen Anmelders näher beschrieben ist. Andere Ausführungsformen sind in der Literatur viel­fach beschrieben. Der prinzipielle Aufbau und andere Aus­führungsformen lassen sich beispielsweise dem Buch "Eintei­lung der Rotationskolbenmaschinen" (1963, Deutsche Verlags-­Anstalt GmbH Stuttgart) bzw. "Rotary Piston Machines" (Lon­don, Iliffe, 1965) entnehmen.
  • Die dargestellte Maschine hat ein Drehzahlverhältnis zwi­schen dem Aussenläufer 2 und dem Innenläufer 3 von 2:3, so dass am Aussenläufer drei Eingriffsteile 2a,2b,2c und am Innenläufer 3 zwei Eingriffsteile 3a,3b vorgesehen sind. Das Maschinengehäuse 1 hat an seinem Umfang einen Einlasskanal 4 und einen Auslasskanal 5, die durch den dichtspaltnahen Vorbeilauf der äusseren Umfangsfläche 7 der Eingriffsteile 2a,2b,2c entlang der Gehäuseinnenfläche 8 gegeneinander ab­gedichtet sind.
  • Die Lagerung der Läufer 2,3 erfolgt durch Wälzlager 10,11, die sich an Seitenplatten 12,13 des Gehäuses 1 abstützen. Aufgrund des Abstandes a zwischen den geometrischen Achsen 14,15 hat das innere Wälzlager 11 des Innenläufers 3 eine radial versetzte Position innerhalb des umschliessenden äu­sseren Wälzlagers 10 des Aussenläufers 2. Für die Lagerung des Aussenläufers 2 sind an dessen Seitenteilen 17,18 Naben 19,20 angeformt, die die Wälzlager 10 einschliessen. Ausser­dem bildet ein Teil einer dieser Naben 20 ein Hohlzahnrad 21, mit dem ein Stirnzahnrad 22 kämmt, das auf die Welle 23 des Innenläufers 3 aufgesetzt ist.
  • Die Seitenteile 17,18 des Aussenläufers 2 verbinden dessen drei Eingriffsteile 2a,2b,2c miteinander und dichten dabei zusammen mit je einem mit den Gehäuseseitenplatten 12, 13 fest verbundenen Dichtkörper 25,26 die Arbeitsräume 9 der Maschine in axialer Richtung ab. Entsprechend haben diese Seitenteile 17,18 des Aussenläufers 2 die Form von Kreis­ringen, die radial aussen und radial innen je eine Radial­dichtung 27,28 aufweisen. Da diese Seitenteile 17,18 als Tragring die Eingriffsteile 2a,2b,2c des Aussenläufers 2 tragen, ist die Genauigkeit der Position der Eingriffsteile 2a,2b,2c relativ zu den Seitenteilen 17,18 auch ausschlag­gebend für die Weite der Dichtspalte zwischen den äusseren Umfangsflächen 7 der Eingriffsteile 2a,2b,2c und der Gehäu­seinnenfläche 8.
  • Für die Weite der Dichtspalte zwischen den Innenflächen 30, 31 des Aussenläufers 2 und den Umfangsflächen 32,33 des In­nenläufers 3 ist neben der Genauigkeit der Abmessungen der Eingriffsteile 2a,2b,2c und derjenigen des Innenläufers 3 auch die Genauigkeit der Position der Eingriffsteile 2a,2b, 2c relativ zu den Seitenteilen 17,18 in tangentialer bzw. in Umfangsrichtung massgebend.
  • Durch das erfindungsgemässe Verfahren wird ein Weg gezeigt, wie eine hinsichtlich minimaler Dichtspaltweiten genaue Po­sitionierung der Eingreifsteile 2a,2b,2c des Aussenläufers 2 relativ zu den Seitenteilen 17,18 des Aussenläufers 2 mög­lich ist, die über ihre Lagerung die Position relativ zum Maschinengehäuse 1 bestimmen. Durch die Verbindung der Ein­griffsteile 2a,2b,2c nach ihrer einzelnen Herstellung mit den Seitenteilen 17,18 des Aussenläufers wirken sich geringe Massabweichungen der Eingriffsteile nicht oder nur im ge­ ringen Masse auf die Weite der Dichtspalte aus, da Massab­weichungen durch eine genaue Positionierung der Eingriffs­teile kompensiert werden.
  • Wie den Darstellungen der Fig.3 bis 6 zu entnehmen ist, er­folgt die Positionierung der Eingriffsteile 2a,2b,2c bzw. 2a',2b',2c' relativ zu den Seitenteilen 17,18 des Aussen­läufers durch zwischen die Eingriffsteile eingreifende Mon­tagekörper 35-37 und die Anlage ihrer äusseren Umfangsflä­chen 7 an äusseren Kreisbogenstücken 38-40. Durch die Aus­führung dieser Montagekörper 35-37 und der Montagekreisbo­genstücke 38-40 als Präzisionsteile ergibt sich eine sehr genaue Positionierung, ohne wesentliche Massabweichungen zwischen einer grossen Anzahl von in Serienfertigung herge­stellten Aussenläufern. Gemäss dem Ausführungsbeispiel der Fig.6 ist einer der Montagekörper 36" mittels eines einge­fügten Schiebekeils 42 in seiner Breite einstellbar, so dass er nach Einschieben zwischen die Eingriffsteile 2a" und 2c" deren Eckbereiche mit seitlichen Fortsätzen 43,44 hinterfassen kann. In Abweichung von der zeichnerischen Darstellung können auch alle Montagekörper 35"-37" breiten­veränderlich ausgeführt sein. Vorzugsweise sind die sichel­förmigen oder kreisabschnittförmigen Eingriffsteile 2a",2b", 2c" an ihren Eckbereichen mit parallel zu den Seitenflächen der Montagekörper 35"-37" verlaufenden Abflachungen 45,46 versehen, durch die sich die Genauigkeit der Positionierung mittels der Montagekörper 35"-37" erhöht.
  • Die Montagekörper 35'-37' des Ausführungsbeispieles der Fig.5 sind an ihrer Stirnseite mit Aussparungen 48 versehen, so dass seitliche Fortsätze 49,50 vorhanden sind, die trotz bereits eingesetztem Innenläufer 3 den Montagekontakt an ei­nem wesentlichen Bereich der Innenflächen 30,31 der Ein­griffsteile 2a',2b',2c' ermöglichen, indem die Eingriffs­teile 3a,3b des Innenläufers 3 zwischen sie eingreifen. Durch die Montage der Eingriffsteile 2a',2b',2c' an den Sei­ tenteilen 17,18 bei bereits eingesetztem Innenläufer 3, der durch die Dichtkörper 25,26 in seiner Lage relativ zu den Seitenteilen 17,18 des Aussenläufers 2 (Fig.1) fixiert ist, können die Eingriffsteile 2a',2b',2c' auch relativ zum In­nenläufer 3 genau montiert werden. Dabei ist es auch möglich die Montage oder Ausrichtung der Eingriffsteile bei bereits montierten Wälzlagern 10,11 und angesetzten Gehäuseseiten­platten 12,13 durchzuführen, wobei die Befestigung der Ein­griffsteile 2a',2b',2c' beispielsweise durch Schweissnähte erfolgt, die am Aussenumfang des Aussenläufers 2 vorgesehen werden.
  • Auf die Zentrierung der Eingriffsteile 2a,2b,2c mittels Kreisbogenstücken 38-40 eines Montagekäfigs 52, die während der Montage aussen an ihnen anliegen, kann verzichtet wer­den, falls gemäss der in Fig.7 und 8 dargestellten Ausfüh­rungsform eines Aussenläufers am Aussenrand der Seitenteile 17',18' Kreisbogenstücke 53,54,55 angeformt sind, die in ei­ner äusseren Randnut 56,57 der Eingriffsteile (2b'") zur An­lage gelangen. Diese Kreisbogenstücke 53-55 lassen sich mit den kreisringförmigen Seitenteilen 17',18' als Drehteile mit hoher Präzision bei verhältnismässig geringem Aufwand herstellen.
  • Die feste Verbindung zwischen den Eingriffsteilen 2a,2b,2c und den Seitenteilen 17,18 bzw. 17',18' kann durch übliche Verbindungsmittel erfolgen, wie Klebemittel, Schweissnähte, Schrauben 58,59; 60,61, 62 u.dgl.

Claims (9)

1. Verfahren zur Herstellung einer innenachsigen Drehkol­benmaschine, deren Aussenläufer (2) mindestens drei achspa­rallel verlaufende, einstückige Eingriffsteile (2a,2b,2c) aufweist, die durch endseitige Seitenteile (17,18) mitein­ander verbunden sind, wobei die Aussen- und Innenläufer (2, 3) gegeneinander und gegenüber einem Gehäuse (1) durch dichtspaltbildende Annäherung abgedichtet sind, dadurch ge­kennzeichnet, dass die Eingriffsteile (2a,2b,2c) des Aussen­läufers (2) als Einzelteile hergestellt und nach gegenseiti­ger Ausrichtung an ihren beiden Enden mit je einem kreis­ringförmigen Seitenteil (17,18) fest verbunden werden, wobei die Ausrichtung der Eingriffsteile (2a,2b,2c) durch Anlage ihrer im Querschnitt kreisbogenförmigen Aussenfläche (7) an einem Montagering (52,38-40) oder Kreisbogenstücken (53-55) der Seitenteile (17,18) und zwischen sie eingreifende Monta­gekörper (35-37) erfolgt.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsteile (2a,2b,2c) des Aussenläufers (2) den Innenläufer (3) zwischen sich einschliessen, während sie relativ zu den Seitenteilen (17,18) des Aussenläufers (2) ausgerichtet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Eingriffsteile (2a,2b,2c) nach dem Einsetzen von Dichtkörpern (25,26) in die Seitenteile (17,18) des Aussenläufers (2) erfolgt, durch die hindurch sich die Welle (23) des Innenläufers (3) erstreckt.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Ausrichtung der Eingriffsteile (2a,2b,2c) nach der Montage der den Innenläufer (3) und die Seitenteile (17,18) des Aussenläufers (2) lagernden Wälzlager an Sei­tenplatten (12,13) des Gehäuses (1) der Maschine erfolgt.
5. Innenachsige Drehkolbenmaschine hergestellt gemäss dem Verfahren des Anspruchs 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingriffsteile (2a,2b,2c) des Aussenläufers (2) mit zwei an seinen axialen Enden vorgesehenen Seitenteilen (17,18) durch Befestigungsmittel (58-62) verbunden sind.
6. Drehkolbenmaschine nach Anspruch 5, dadurch gekenn­zeichnet, dass am Aussenrand der Seitenteile (17',18') des Aussenläufers (2) Kreisbogenstücke (53-55) angeformt sind, die in jeweils eine äussere Randnut (56,57) der Eingriffs­teile (2b"') eingreifen.
7. Montagekörper zur Durchführung des Verfahrens nach An­spruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die zwischen den Ein­griffsteilen (2a',2b',2c') eingreifenden Montagekörper (35' bis 37') an ihrer Stirnseite Fortsätze (49,50) für die An­lage an den Innenflächen (30,31) des Aussenläufers (2) auf­weisen.
8. Montagekörper zur Durchführung des Verfahrens nach An­spruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagekörper (36") in ihrer Breite verstellbar sind.
9. Montagekörper nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Montagekörper (36") an ihrer Stirnseite seitlich abstehende Fortsätze (43,44) zum Hinterfassen von Eckberei­chen der Eingriffsteile (2a",2b",2c") des Aussenläufers (2) aufweisen.
EP86109610A 1985-09-20 1986-07-14 Verfahren zur Herstellung einer innenachsigen Drehkolbenmaschine Expired - Lifetime EP0218015B1 (de)

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AT86109610T ATE50821T1 (de) 1985-09-20 1986-07-14 Verfahren zur herstellung einer innenachsigen drehkolbenmaschine.

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